Toward Quantitative Electric-Field Measurements of Inception Clouds in Nanosecond Discharges Using E-FISH Assisted by Machine Learning
King Abdullah University of Science and Technology (KAUST)（阿卜杜拉国王科技大学）；National University of Singapore（新加坡国立大学）
利用机器学习辅助的E-FISH技术，研究纳秒放电中起始云的电场分布，揭示电场变化与电弧形成的关系。
2026-01-09 physics.plasm-ph
Nanosecond Pulsed Discharge Dynamics During Passage of a Transient Laminar Flame
本文研究了纳秒重复脉冲介质阻挡放电与传播在通道内的瞬态层流火焰相互作用的实验。放电和火焰具有相当的大小，并且放电在其与反应区和燃烧气体耦合的位置处是有利的。主要目标是确定放电如何在火焰通道的时间尺度上演变，其演变由移动火焰前缘产生的变化的气体状态驱动。这项工作补充了大量的工作调查等离子体的效果，以修改火焰动力学，考虑的相互作用的另一面（如何放电被火焰修改）。燃烧产生的热气体对放电有很强的影响，放电优先在热燃烧产物区域形成。测量了放电沉积的单脉冲能量，发现其随放电区域的大小和施加的电压而增加。脉冲重复频率对单脉冲能量没有直接影响，但对放电区域的形貌和尺寸有影响。观察到两种不同的放电制度：均匀的和非均匀的（微放电）。更高的脉冲重复频率和更快的冷却燃烧产物更有可能过渡到非稳态状态，而更低的频率和更慢的冷却燃烧产物在放电活动的整个时间内保持均匀的状态。这种制度的转变是由流体运动的时间尺度的脉冲重复率的比率的影响。这项工作表明，考虑如何放电特性将改变由于燃烧过程中的应用，利用等离子体辅助瞬态燃烧系统的重要性。
2022-11-04 physics.plasm-ph
The Backward Problem in Plasma-Assisted Combustion: Experiments of Nanosecond Pulsed Discharges Driven by Flames
本文针对等离子体辅助燃烧中研究较少的反向问题，通过层级化分析结合多组实验，阐明了非均匀燃烧环境对纳秒脉冲放电特性的影响及正反问题的强耦合关系，为非定常燃烧等离子体辅助应用提供了实验依据。
2023-06-08 physics.plasm-ph
Nanosecond pulsed barrier discharge in argon for various frequencies and theoretical analysis of 2p states density ratios for E/N determination
本文通过一维和二维流体-Poisson模型模拟5–100 kHz氩气纳秒脉冲阻挡放电，建立基于时间依赖碰撞-辐射模型的2p态密度比方法以测定E/N。
2024-06-14 physics.plasm-ph
Negative-polarity nanosecond-pulsed cryogenic plasma in liquid nitrogen
本文通过成像与光谱测量研究液氮中负极性纳秒脉冲放电，发现电场约5 MV cm⁻¹时由微弱辉光转变为液内流注，并揭示正负极性流注在低温液内等离子体中具有相似性。
2024-06-04 physics.plasm-ph
Effects of excitation voltage pulse shape on the characteristics of atmospheric-pressure nanosecond discharges
研究了纳秒级高压脉冲激励下氦氮混合气体中大气压微放电的特性，以及脉冲激励电压参数对放电特性的影响。特别是，单脉冲激励，单极和双极双脉冲激励的情况下进行了研究，在不同的脉冲持续时间，电压幅值，和延迟时间（双脉冲激励的情况下）。我们的调查进行了粒子模拟代码，也包括在等离子体中的真空紫外共振辐射的治疗。模拟允许洞察等离子体动力学期间和之后的激发脉冲，带电粒子密度分布和通量的发展和衰减。我们发现等离子体的电子密度（在激发脉冲结束时测量）对等离子体的电输入能量的依赖性很强，并且在相同的输入能量下激发脉冲的形状的影响很弱。
2019-04-29 physics.plasm-ph
High-voltage nanosecond pulses in a low-pressure radiofrequency discharge
实验研究了高压（3-17kV）20ns脉冲对弱电离低压（0.1~10Pa）容性耦合射频（RF）氩等离子体的影响。脉冲后等离子体演化呈现出两种特征区域：亮闪光，发生在脉冲后100 ns内（当放电发射比稳态水平增加2 - 3个数量级时），和暗阶段，持续几百μ s（当放电发射的强度显著下降到稳态水平以下时）。电子密度在闪光期间增加，并且在暗阶段保持非常大。1D3V粒子模拟定性地再现了这两种机制，并允许详细分析潜在的机制。据发现，高电压纳秒脉冲是能够去除的等离子体电子的放电间隙的显着部分，和闪光是气体原子的激发的结果，由残留的电子在不动的散装离子的电场加速触发。由于真空紫外辐射从电极的二次发射起着重要的作用，在这个阶段。在闪光期间产生的高密度等离子体提供对RF场的有效屏蔽（其维持稳态等离子体）。这导致电子冷却，因此，暗相的开始。
2013-02-26 physics.plasm-ph
The dynamics of discontinuities in a cylindrical energy deposition based on a nanosecond discharge
实验记录了在空气中圆柱形结构的纳秒级大电流放电过程中二次冲击波的聚焦。使用高速阴影记录（高达300 000帧/秒）的新兴非定常流，圆柱对称的气体动力学间断可视化：从放电等离子体边界移动的发散冲击波，将冲击加热的气体与由放电等离子体激发的非平衡区域分离的发散接触间断，以及从接触表面移动到对称轴并在放电后50-60微秒聚焦在其上的会聚压缩波（二次冲击波），形成加热的长寿命索。
2021-08-19 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Time evolution of CO$_2$ ro-vibrational excitation in a nanosecond discharge measured with quantum cascade laser absorption spectroscopy
非平衡放电中CO $_2$的振动激发解离引起了人们的广泛关注。ns放电以其高度非平衡条件而闻名。因此，研究此类放电中的CO $_2$激发是很有意义的。在本文中，我们证明了监测的CO $_2$振转激发的时间演化的能力与一个精心选择的波长窗口周围2289.0厘米$^{-1}$和一个单一的CW量子级联激光器（QCL）具有高精度和时间分辨率。测量了CO $_2$ + He ns放电余辉中CO $_2$对称和非对称模的转动和振动温度，时间分辨率为1.5 $μ$ s.实验观察到了CO的非热特性和非对称伸缩模的优先激发，在纳秒脉冲后3 $_2$ s时，其峰值温度分别为：$T_{v3, max}$ = 966 $\pm$ 1.5 K，$T_{v12, max}$ = 438.4 $\pm$ 1.2 K，$T_{rot}$ = 334.6 $\pm$ 0.6 K.在随后的弛豫过程中，观察到非对称拉伸（001）态的时间常数为69 $μ$ s的指数衰减，这与由于VT与He的转移和壁上的去激发而导致的主要去激发机制一致。此外，还观察到气体温度和总压的同步振荡，并可以用双线测温和绝热过程来解释。振荡的周期及其对气体成分的依赖性与由ns放电激发的驻声波是一致的。
2021-02-18 physics.plasm-ph
CH$_4$ reforming with CO$_2$ in a nanosecond pulsed discharge. The importance of the pulse sequence
等离子体干重整反应的甲烷与二氧化碳的研究在纳秒重复脉冲放电，一种类型的等离子体，提供了一个最高的非平衡和性能特性。该实验的目的是检查在相同的等离子体能量下改变高压脉冲序列的效果。我们发现，当连续的脉冲是接近500 $\rm μ$ s，一个记忆为主的制度逐渐发展，影响随后的击穿事件。结果，实现了更高的反应物转化率和更有效地使用注入放电等离子体的能量。
2021-05-05 physics.chem-ph physics.plasm-ph
Electron multiplication in nanovoids at the initial stage of nanosecond discharge in liquid water
利用Geant 4-DNA中的蒙特卡罗模拟研究了在大体积液态水中由于外电场而形成的纳米空隙中电子通过类似于弹跳的加速运动而倍增的过程。我们的研究结果表明，在金属/液体界面处开发的初始电荷可以倍增，并在皮秒时间尺度上沿外部电场的方向扩展，由于无碰撞的内部的纳米结构。两种不同的电子倍增机制的特征被揭示和表征。我们发现，电子可以在圆柱形纳米结构内加速，同时从空隙/水界面反弹。模拟预测几何条件导致电荷倍增沿空隙，而不是电子捕获或热化散装液体。我们的研究结果是一致的，最近验证的因果关系之间的电致伸缩引起的扰动散装液体，和随后形成的发光细丝证明高能电子的存在。
2021-01-31 physics.plasm-ph
High-Pressure CO$_2$ Dissociation with Nanosecond Pulsed Discharges
在高压间歇反应器中研究了纳秒重复脉冲放电（NRP）对CO $_2$转化为CO的效率。在高达12巴的压力下获得稳定的放电。CO $_2$裂解的副产物用气相色谱法测定。能量效率针对处理时间、脉冲能量和填充压力的范围来确定。发现能量效率约为20%，并且仅对等离子体操作参数弱敏感，即，CO $_2$转化的程度几乎线性地依赖于比能量输入。转换率高达14%，能源效率为23%。对于长的处理时间，观察到效率下降，由于重组反应的重要性增加，如宏观动力学机制所述。被认为在纳秒脉冲放电中发挥重要作用的反应途径进行了讨论。看来，振动激发不起显着的作用，在CO $_2$转换在这些类型的短脉冲放电。结果还提请注意两个特定的电子激发反应的相对重要性。
2022-10-29 hep-ex physics.plasm-ph
Spatiotemporal dynamics of nanosecond pulsed discharge in the form of a fast ionization wave: self-consistent two-dimensional modeling and comparison with experiments under negative and positive polarity
Laboratory of Plasma Physics (CNRS, Ecole Polytechnique, Univ. Paris-Sud, Observatoire de Paris, Sorbonne Université, l’Institut Polytechnique de Paris), Ecole Polytechnique（等离子体物理实验室（法国国家科学研究中心、巴黎综合理工学院、巴黎南大学、巴黎天文台、索邦大学、巴黎理工学院），巴黎综合理工学院）
本文通过自洽二维建模研究纳秒脉冲放电的时空动力学，对比负正极性实验数据，揭示快速离子化波的特性及等离子体行为。
2025-02-06 physics.app-ph physics.plasm-ph
Nanosecond resolved ro-vibrational excitation of CO$_2$
我们首次报道了CO $_2$振转激发的ns分辨吸收测量。8纳秒的高时间分辨率是可能的快速检测器（上升时间5纳秒），在中红外区域敏感。分辨率是通过量子级联激光器的缓慢温度扫描和分段数据捕获方案来实现的。研究了10% CO $_2$ + 90% He气体在150 mbar、重复频率2 kHz下的重复脉冲ns放电。不同的振动模式，以及相关的振动和旋转的温度内的放电脉冲的长度只有150 ns的人口密度的演变同时确定，并提供有价值的洞察CO $_2$激发动力学。一个优先的非对称振动模式的激发观察后不久，在放电阶段的击穿。
2021-04-04 physics.plasm-ph
Experimental study on hard X-rays emitted from metre-scale negative discharges in air
我们调查米长的负放电的发展，并专注于其X射线发射。我们描述的外观，时间和空间分布的X射线。它们以纳秒级的脉冲形式出现，主要出现在阴极区。光谱可以由具有200 keV特征光子能量的指数函数表征。利用纳秒级的快速摄影技术，我们在记录X射线的时间内拍摄了预击穿现象的详细图像。我们发现双极放电结构，也被称为“试点系统”，在阴极附近。在我们以前的研究X射线从积极的放电，我们相关的X射线发射与正面和负面流光之间的遭遇。我们认为，类似的过程是负责X射线产生的闪电领导者。
2015-01-05 physics.plasm-ph
Characteristics of a novel nanosecond DBD microplasma reactor for flow applications
提出了一种新型的纳秒高压脉冲驱动介质阻挡放电微等离子体流动反应器。我们的DBD为基础的几何形状可以产生一个非热等离子体放电在大气压和以下的规则图案的微通道。该反应器可以在空气中连续工作长达约100分钟，这取决于脉冲重复率和操作压力。我们在这里介绍的几何形状和反应器的主要特点。脉冲能量为1.9 $μ$ J和2.7 $μ$ J每个通道在大气压和50毫巴，分别已确定由时间分辨测量的电流和电压。时间分辨的光发射光谱测量已被执行，以计算相对物种的浓度和温度（振动和旋转）的放电。研究了工作压力和流速对放电强度的影响。此外，还从不同工作气压下氮分子电子振动发射带强度比得到了有效约化电场强度E/N。当压力从1bar降低到0.4bar时，导出的有效E/N从500 Td逐渐增加到600 Td。低于0.4巴，进一步的压力降低导致有效E/N显著增加，在50毫巴下高达约2000 Td。
2017-09-08 physics.plasm-ph
Origin of the Recirculation Flow Pattern Induced by Nanosecond Discharges and Criterion for its Development
本文研究空气中纳秒放电诱导的回流流型起源，通过模拟分析涡量来源，发现前导激波非均匀强度是主因，还分类冷却机制并提出PI*无量纲数作为流型转变判据（量级10），且验证有效。
2025-02-07 physics.class-ph physics.plasm-ph
Ignition and propagation of nanosecond pulsed discharges in distilled water -- negative vs. positive polarity applied to a pin electrode
液体中的纳秒等离子体正被用于水处理、电解或生物医学应用。这些非常动态的等离子体的确切性质，最重要的是它们的点火物理是激烈争论的。点火本身可以通过两个相互竞争的假设来解释：（i）通过场效应的点火或（ii）通过纳米空隙中的电子倍增。这两个假设都得到了理论的支持，但由于难以监测空间和时间上的非常快的过程，实验数据非常稀少。在本文中，我们正在使用快速相机测量和快速发射光谱的纳秒等离子体在水中施加一个积极的和消极的极性尖锐的钨电极。结果表明，等离子体点火是由场效应在电极-液体界面上的正极性或场发射的正极性或场发射。这导致热钨表面的温度为7000 K的正极性，而表面温度低得多的负极性。点火时，正极性的电子密度达到4 $\cdot$ 10 $^{25}$ m $^{-3}$，负极性的电子密度仅为2 $\cdot$ 10 $^{25}$ m $^{-3}$。同时，正极性的\Ha ~光的发射比负极性的高4倍。在等离子体传播期间，电子密度几乎相同，为1至2 $\cdot$ 10 $^{25}$ m $^{-3}$的量级，并且在脉冲结束之后衰减超过15 ns。得出的结论是，等离子体的传播受低密度区域中的场效应的控制，该区域由纳米空隙或电极周围超临界水中的密度波动产生，该波动是由等离子体点燃时的压力产生的。
2021-02-04 physics.plasm-ph
Laser and pinching discharge plasmas spectral characteristics in water window region 2
用自支撑光栅光谱仪（FSGS）测量了两个实验室氮等离子体源的水窗发射光谱。比较了在波长2.88 nm处用光源可实现的最高线强度。在激光等离子体系统和箍缩放电等离子体中，该谱线的脉冲能量分别为0.02 mJ/srad和0.16 mJ/srad。在波长2.5 nm附近的三阶谱线处，光谱分辨率约为0.01 nm。
2011-08-31 physics.plasm-ph
Neutral gas temperature maps of the pin-to-plate Argon micro discharge into the ambient air
本研究旨在探讨由高压直流电源供应的针-板电极组成的大气压氩气放电的二维温度图。在检测了微放电的稳定性后，利用三维移动平台驱动光纤探针对石英透镜聚焦的二维像面进行扫描。利用高分辨率光谱仪和高灵敏度增强型电荷耦合器件（ICCD）收集的氮辐射计算了转动和振动温度。转动温度在1558.15 ~ 2621.14 K之间变化，振动温度在3010.38 ~ 3774.69 K之间变化，表明放电尺寸小，温度梯度大。温度图显示了横向膨胀和径向上的急剧截断。确定了双层放电，其中电弧放电包覆辉光放电。
2015-02-17 physics.plasm-ph
Single and multiple pin(s)-to-liquid discharges: connecting self-organization patterns and ROS production in liquids for plasma agronomy application
针到液体放电进行了研究，用于激活专用于农业应用的液体。它们的特点是通过他们的电气和光学性能，特别注意他们的细丝和自组织模式发生在液体界面。我们将展示如何调节它们与环境空气的相互作用，可以促进生产的反应性物种的液体，如H2 O2，NO2-和NO3-。报道了所得等离子体活化培养基对小扁豆种子的影响。
2018-02-06 physics.plasm-ph
Non-equilibrium vibrational and electron energy distributions functions in atmospheric nitrogen ns pulsed discharges and \mus post-discharges: the role of electron molecule vibrational excitation scaling-laws
利用化学动力学自洽解和自由电子的Boltzmann方程，研究了纳秒大气压氮气放电中电子能量分布函数的形成。放电后阶段被跟踪到几微秒。该模型是制定，以调查的截面集的作用，专注于通过共振通道的电子碰撞的振动激发。四个不同的截面集被认为是，一个基于内部一致的振动激励计算扩展到整个振动阶梯，和其他人通过应用常用的缩放定律。
2015-03-12 physics.plasm-ph
Self-organized patterns by a DC pin liquid anode discharge in ambient air: Effect of liquid types on formation
在无外加气体的情况下，在空气中产生针式液体阳极直流放电，以在各种液体界面上形成自组织图案（SOP）。整个放电的轴向分辨的发射光谱显示，自组织图案的形成下的暗区，是可见的，主要是由于N2跃迁。高能N2（C）能级主要由界面局部增大的电场加热的电子碰撞激发。首次提出了液体类型对SOP形成的影响。在几乎相同的其他放电条件下，形成的SOP与HCl和H2SO4液体阳极显著不同。当两个液体阳极的放电电流和间隙距离改变时，重复SOP差异。讨论了SOP尺寸和离散化随放电电流和间隙距离的变化，证实了HCl液体阳极和自来水或H2SO4液体阳极形成的SOP不同。提出了一种可能的解释来解释SOP对液体类型的依赖性。
2019-11-24 physics.plasm-ph
Time-Resolved Measurements of Electron Density in Nanosecond Pulsed Plasmas Using Microwave Scattering
在这项工作中，瑞利微波散射被用来测量纳秒高压击穿产生的电子数密度在空气中的两个电极之间的针到针配置（峰值电压26 kV和脉冲持续时间55 ns）。当间隙距离从2 mm增加到8 mm时，峰值电子密度从1*10^17 cm^-3下降到7*10^14 cm^-3（总电子数分别从2*10^13下降到5*10^11）。由于解离复合，电子数密度在大约几微秒的时间尺度上衰减。
2018-05-23 physics.plasm-ph
Scaling Law for Discharges in Z pinch Devices
本研究针对Z箍缩装置放电现象，补充雪犁模型中被忽略的向外力项（源于电流鞘包裹气体动压），推导内能和温度计算公式，得出气体温度与实验装置能量及空间跨度的标度律。
2025-02-12 physics.plasm-ph
Plasma Decay of Nanosecond Pulsed Laser-Produced Ar and Ar-H2O Sparks at Atmospheric Pressure
Department of Mechanical Engineering, University of Minnesota（明尼苏达大学机械工程系）
研究大气压下纳秒激光产生氩气和氩-水蒸气火花的等离子体衰减，通过汤姆孙散射与斯托克展宽技术测量电子密度和温度，验证了双极扩散和复合过程的可靠性。
2026-01-24 physics.optics physics.plasm-ph
Gasdynamic Flow Control by Superfast Local Heating in a Strongly Nonequilibrium Pulse Plasma
本文综述了近年来在高度非平衡脉冲等离子体中利用放热进行气动流动控制的研究工作。主要的注意力是基于气体的超快（在大气压下的纳秒时间尺度上）局部加热的效果，因为目前在使用气体放电的高速流量控制中的主要成功与这种热效应相关联。详细考虑了控制放电与气流相互作用的物理机制。第一部分简要介绍了等离子体空气动力学中脉冲局部能量沉积的最流行的方法：纳秒表面阻挡放电，脉冲火花放电，和纳秒/飞秒激光放电。在这些放电中实现的高电场，以及在放电等离子体的衰减过程中，空气的超快加热的机制进行了分析。评论的第二部分包含了许多等离子体控制气体动力学流动的例子。超音速物体前方激波形态的控制及其轨迹的控制;准定态分离流和分离层的控制;层流-紊流过渡的控制;大迎角下边界层静态和动态分离的控制;以及等离子体激励器在各种天气条件下的操作;和等离子体作为飞行物防冰工具的应用。
2020-06-21 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
A time scale for electrical screening in pulsed gas discharges
麦克斯韦时间是一个典型的时间尺度，用于屏蔽具有给定电导率的介质中的电场。我们介绍了一个概括的麦克斯韦时间是有效的气体放电：\emph{ionization screening time}，考虑到由于碰撞电离的电导率的增长。我们提出了一个分析估计这个时间尺度，假设一个平面的几何形状，并评估其精度与数值模拟在1D和3D进行比较。我们调查所需的最小等离子体密度，以防止与本地场增强流光的增长，我们讨论了光电离和电子分离电离屏蔽的影响。我们的研究结果可以帮助理解脉冲放电的发展，例如纳秒脉冲放电在大气压下或晕放电在低电离层。
2014-07-21 physics.plasm-ph
Filamentary Surface Plasma Discharge Flow Length and Time Scales
纳秒表面介质阻挡放电（ns-SDBD）是一类等离子体致动器，其利用两个表面安装的电极之间的纳秒持续时间的高压脉冲来产生空气的电击穿以及快速加热。这些致动器在高脉冲频率下工作时通常会产生多个细丝，并且快速加热会导致激波和复杂流场的形成。在这项工作中，我们复制了一个单一的细丝的ns-SDBD和特征的诱导流使用粒子图像测速和密度测量从背景导向纹影的速度测量。放电是由丙烯酸基底上的两个铜电极之间的高压电脉冲产生的。热气核表征了靠近电极形成的流场，其随着时间的推移而膨胀和冷却，以及涡环，其远离表面传播，同时夹带冷的环境流体。内核内的气体密度赤字随时间呈幂律衰减。根据观测结果，我们建立了一个基于涡驱动冷却的简化理论模型，并进行了标度分析，以获得诱导流长度和时间尺度。结果表明，冷却过程的时间尺度与涡环的环流时间尺度相对应，核的长度尺度与涡环半径相对应。这些研究结果可以指导选择最佳的灯丝间距和脉冲频率的设计，部署和操作的纳秒表面介质阻挡放电（ns-SDBDs）的流量控制。
2020-10-16 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
The effect of photoemission on nanosecond helium microdischarges at atmospheric pressure
利用基于粒子的第一性原理模拟方法研究了氦-氮混合气体中纳秒高压脉冲激发的大气压微放电，其中包括通过追踪光子轨迹的VUV共振辐射输运。真空紫外光子，其中发射过程中的频率重新分布包括在一些细节，被发现显着修改计算的放电特性，由于它们的能力，诱导从阴极表面的电子发射。这种方式产生的电子增强等离子体密度和瞬态电流脉冲幅度的显着增加被观察到。模拟允许的氦原子的密度在2 $^1$ P共振状态的计算，以及在等离子体中的光子的密度和线的形状的共振真空紫外辐射到达电极。这些表明存在显着的辐射捕获在等离子体和光子逃逸时间长于激发脉冲的持续时间被发现。
2018-04-16 physics.plasm-ph
Influence of applied voltage and electrical conductivity on underwater pin-to-pin pulsed discharge
对水下针-针电极结构脉冲等离子体放电的参数进行了研究。已经报道了两个参数的影响，水的电导率（从50至500 $μ$ S/cm）和施加的电压（从6至16 kV）。两个互补的诊断，时间分辨的折射率为基础的技术和电气测量已经进行，以研究放电传播和击穿现象在水中根据这两个参数。在两个直径为100 $μ$ m的铂尖端之间施加持续时间为100 $μ$ S至1 ms的单个高电压，所述铂尖端间隔2 mm并浸入水溶液中。本文的工作是对文献[1]的有益补充，对更好地理解水中针-针放电的起始和传播机理具有重要意义。对于低电导率（从50到100 $μ$ S/cm），结果已经证实了两种放电状态（阴极和阳极），并且施加电压的增加首先使得击穿更容易实现，然后有利于阳极状态的出现。对于500 $μ$ S/cm，结果强调了低施加电压的阴极状态，但高施加电压的混合状态（阳极和阴极）。
2019-03-18 physics.app-ph physics.plasm-ph
Time-resolved investigations of a glow mode impulse dielectric barrier discharge in pure ammonia gas by means of E-FISH diagnostic
本研究利用E-FISH诊断技术对纯氨气中iDBD纳秒辉光放电开展时间分辨电场测量，实现2 ns时间分辨率与70 μm空间分辨率，发现了介质间电荷积累导致的持续反向电场及后放电体积残留电荷现象。
2024-04-12 physics.plasm-ph
Dynamics of an impulse dielectric barrier discharge in pure ammonia gas using electrical characteristics and imaging analysis
Institut Jean Lamour, Université de Nancy（让·拉缪尔研究所，南锡大学）；Groupe de Recherches sur l’Énergétique des Milieux Ionisés, Université d’Orléans（离子介质能源研究组，奥尔良大学）
研究纯氨气体中脉冲介质屏障放电在不同电压、压力和气体间隙条件下的动力学行为，通过电流测量与图像分析揭示快速激发和电离波速与上升电流速度之间的强相关性。
2026-09-28 physics.plasm-ph
Laser Absorption Measurements of Electron Density in Nanosecond-ScaleAtmospheric Pressure Pulsed Plasmas
我们报告的时间分辨测量电子数密度的连续波激光吸收在低能量纳秒级激光产生的火花在大气压空气。激光吸收是自由-自由和束缚-自由电子激发的结果，吸收系数使用电子温度和探测激光吸收路径长度的时间变化的估计来建模和评估。等离子体电子数密度被确定为高达$n_\text{e}=7\times10^{19}$ cm $^{-3}$，并且在使用20 mJ、10 ns脉冲宽度倍频Nd：YAG激光器形成等离子体之后的约50 ns的时间段内衰减到其峰值的$1/e$。在稍后的时间所测量的等离子体密度被证明是在合理的协议与斯塔克展宽测量的3s[ $^5S{^o}$ ]-3p[ $^5P$ ]在777 nm处的原子氧的电子跃迁。这项研究提供了支持使用这样的连续波激光吸收的时间分辨的电子密度测量在低能量火花放电在空气中，提供了一个估计的电子温度和激光路径长度可以由伴随的诊断。
2021-02-26 physics.plasm-ph
Methane Incorporation into Liquid Fuel by Non-Equilibrium Plasma Discharges
将天然气加工成更有效和更经济的燃料的常规方法通常具有低转化率或低能量效率。本文提出了一种新的甲烷液化方法。代替仅直接处理天然气，等离子体活化甲烷与液体燃料反应。通过这种方式，甲烷分子直接掺入液体燃料中以实现液化。为了保证气泡不产生局部加热，采用纳秒脉冲介质阻挡放电和大气压辉光放电。研究了两种放电方式对甲烷与液体燃料反应的影响，观察了液体中的质量和化学变化。初步结果显示甲烷在液体燃料中的固定。
2016-04-19 physics.chem-ph physics.plasm-ph
Electrons with Anomalous Energy Generated in Vacuum Diodes with Different Pulse Duration
Institute of High Current Electronics（高电流电子研究所）
该研究通过实验和AI逆问题求解方法，证实真空二极管仅在纳秒或亚纳秒电压脉冲下产生高达25%的异常能量电子，且轫致辐射光电吸收无法显著产生此类电子。
2026-09-29 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Nonlocal dynamics of secondary electrons in capacitively coupled radio frequency discharges
在电容耦合射频（CCRF）放电中，等离子体和表面边界的相互作用与各种与工艺过程高度相关的现象有关。一种可能的等离子体-表面相互作用是产生次级电子（SE），当在鞘层电场中加速时，其显著影响放电。然而，SE，特别是电子诱导SE（$\updelta$ -电子），经常被忽略的理论和模拟。由于在表面有效产生$\updelta$ -电子的相对高的阈值能量，它们的动力学与离子诱导的SE（$\upgamma$ -电子）的动力学密切相关并纠缠。因此，必须在纳秒时间尺度上实现对电子动力学的基本理解，并且必须隔离不同电子组的影响。这项工作利用$1d3v$粒子在细胞/蒙特卡罗碰撞（PIC/MCC）模拟的对称放电在低压制度（$p\,=\, 1\,\rm{Pa}$）与现实的电子表面相互作用的二氧化硅。一个诊断框架，隔离的电子分为三组（“散装电子”，“$\upgamma$ -电子”，和“$\updelta$ -电子”），以分析和讨论它们的动力学。电极间隙尺寸$L_\mathrm{gap}$的变化，然后提出作为一种控制工具，以改变放电的动态显着。结果表明，这种控制的结果在两个不同的制度，低和高等离子体密度，分别。这两个制度的基本电子动力学的解释，这需要一个完整的分析开始在全球参数（例如，密度）下降到单个电子轨迹。
2023-03-27 physics.plasm-ph
Titanium plasma source for capillary discharge extreme ultraviolet lasers
介绍了一种产生纯钛等离子体射流的技术。将钛丝在1 atm密封的氧化铝毛细管中爆炸。里面的空气。通过撕开密封毛细管一端的薄钛箔，产生的等离子体从毛细管中出现（进入高真空环境）。所产生的等离子体射流具有高达$4.5\pm0.5mm/μs$的速度、$1.5\pm0.5eV$的电子温度和$2.7\pm1\times10^{17}/cc$的离子密度。该等离子体源是为毛细管放电极紫外激光实验设计的，但也可能用于其他应用，如Z箍缩实验的目标。
2005-12-08 physics.plasm-ph
Four-electrodes DBD plasma jet device with additional floating electrode
研究了四电极结构的介质阻挡放电（DBD）等离子体射流，以改善放电参数，如等离子体功率、等离子体羽流中分子的旋转和振动温度等。通过在DBD器件内部引入金属销形式的辅助浮置电极来进行改进尝试。这片被放置在主设备的底部附近，与四个通电电极相对居中，电极上覆盖着介电材料。通过使用具有不同长度的金属针，观察到等离子体参数作为针长度的函数有相当大的变化。测试了两种载气：氩气和氦气。以氦气为工作气体，发现存在一个最佳的针长度，使等离子体功率和振动温度最大化。此外，它被证实，对于针的最佳长度的光发射的相对强度从OH和NO物种实现了更高的值比在其他条件下研究。
2020-01-27 physics.plasm-ph
Measurement of multiple mechanical properties from multi-dimensional signals in nanosecond laser ablation via PINN
State Key Laboratory of Electrical Insulation and Power Equipment, Xi’an Jiaotong University（西安交通大学电气绝缘与电力设备国家重点实验室）；Suzhou Nuclear Power Research Institute（苏州核动力研究所）；State Key Laboratory for Strength and Vibration of Mechanical Structures, Shaanxi Engineering Research Center of NDT and Structural Integrity Evaluation, Xi’an Jiaotong University（西安交通大学机械结构强度与振动国家重点实验室、无损检测与结构完整性评价陕西省工程研究中心）
该研究提出嵌入PINN的热力耦合框架，结合守恒律与多信号特征，实现纳秒激光烧蚀下钢材多种力学性能的高精度非接触反演，性能显著优于基线方法。
2026-07-30 physics.app-ph physics.data-an physics.optics
Electron dynamics in planar radio frequency magnetron plasmas: III. Comparison of experimental investigations of power absorption dynamics to simulation results
本文利用相位分辨光发射光谱并结合二维PIC模拟，研究低压氩气电容耦合射频放电中类磁控管磁场下的电子功率吸收动力学。
2022-11-10 physics.plasm-ph
The effects of the pre-pulse on capillary discharge extreme ultraviolet laser
在过去的几年中，利用毛细管放电的碰撞泵浦极紫外（XUV）激光器被证明。强电流脉冲施加到充满气体的毛细管，诱导磁塌陷（Z箍缩）和高度电离的等离子体柱的形成。通常，将小电流脉冲（预脉冲）施加到气体，以便在主电流脉冲开始之前对其进行预处理。本文研究了预脉冲对毛细管放电类氖氩极紫外激光器（46.9nm）的影响。的预脉冲在实现合适的初始条件的气柱和防止不稳定性崩溃过程中的重要性被证明。此外，在不同的预脉冲电流的放大自发发射（ASE）的性质（强度，持续时间）的测量揭示了意想不到的灵敏度。将预脉冲电流增加两倍会导致ASE强度降低一个数量级-几乎消失。这种效应伴随着激光持续时间的轻微增加。我们将这种效应归因于预脉冲期间气体中的轴向流动。
2005-12-01 physics.plasm-ph
High-repetition-rate source of nanosecond duration kA-current pulses driven by relativistic laser pulses
首次报告利用相对论强度PW级高重频Ti:Sa激光系统产生并同步表征纳秒级kA量级返回电流，采用非侵入式电感监测器测量并验证了其稳定性与理论吻合度，为高能量密度科学应用提供新途径。
2023-11-09 hep-ex physics.plasm-ph
Transitional evolution of the wave dispersion relation during helicon discharge ignition: an analytical theory from vacuum to steady operation
School of Electrical Engineering, Chongqing University（重庆大学电气工程学院）
本文建立了helicon放电点火时从真空到稳态的波色散关系过渡演化解析理论，揭示了helicon与TG波分支的分离特性及密度依赖规律。
2026-08-11 physics.plasm-ph
Formation of laser plasma channels in a stationary gas
已经证明了具有约± 3.5%的不均匀性的等离子体通道的形成。通道的密度为1.2 × 10^19 cm-3，半径为15 μ m，长度>= 2.5 mm。通道由0.3 J，100 ps激光脉冲在圆柱形腔室中的非流动气体中形成。激光束经由腔室壁中的针孔沿着腔室的轴线穿过腔室。在纯He、N2、Ar和H2O中形成了电子密度为10^18 - 10^19 cm-3的等离子体通道。在适当的时间延迟和最佳的压力范围内，均匀的通道形成，这取决于气体的种类。发现激光束与通过针孔泄漏出腔室的气体的相互作用的影响是微不足道的。然而，通过激光束的径向轮廓的翼在针孔的壁上形成烧蚀等离子体在等离子体通道的形成及其均匀性中起着重要的作用。小电流辉光放电可略微改善等离子体通道的均匀性，而大电流电弧放电则会导致在前针孔附近形成过密的等离子体，使激光束进一步发生折射。结果表明，在非流动气体靶中产生均匀等离子体通道是可行的。
2005-08-02 physics.optics physics.plasm-ph
From plasma to pattern: observation and characterization of periodic structure formation in dielectric breakdown channels of electron-irradiated insulators
本文通过材料表征与理论建模，证明电子辐照PMMA介电击穿通道中约80 μm周期性结构由放电阶段z箍缩熵模等离子体不稳定性主导形成，并建立了预测绝缘体放电形态的框架。
2025-08-18 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.plasm-ph
Target density effects on charge tansfer of laser-accelerated carbon ions in dense plasma
我们报告的电荷状态测量的激光加速的碳离子的能量范围内的几个兆电子伏穿透一个致密的部分电离等离子体。等离子体是由软X射线激光诱导空腔辐射的泡沫靶照射产生的。我们使用密度为2 mg/cm $^{-3}$、相互作用长度为$1$ -mm的三纤维素乙酸酯（C $_{9}$ H $_{16}$ O $_{8}$）泡沫作为靶材料。这种等离子体是有利的高精度测量，由于良好的均匀性和较长的寿命相比，离子脉冲长度和相互作用的持续时间。等离子体参数诊断为T $_{e}$ =17 eV和n $_{e}$ =4 $\times$ 10 $^{20}$ cm $^{-3}$。通过等离子体的平均电荷状态被观察到高于常用的半经验公式预测。通过求解速率方程，我们将这种增强归因于靶密度效应，靶密度效应一方面会增加电离速率，另一方面会降低电子捕获速率。在以往的气体放电、z箍缩和激光直接照射等离子体测量中，没有发现靶密度效应。这是第一次，我们能够实验证明，目标密度效应开始发挥重要作用，在等离子体附近的钕玻璃激光辐射的临界密度。这一发现对重离子束驱动高能量密度物理和快速点火具有重要意义。
2022-08-01 physics.atom-ph physics.plasm-ph
Evidence of Gas Phase Nucleation of Nano Diamond in Microwave Plasma Assisted Chemical Vapor Deposition
本研究通过针孔隔离衬底收集并表征等离子体中的纳米金刚石，结合气相温度重算活化能，证明NCD可在气相自成核，并提出其与SCD具有相同限速反应的统一生长机制。
2023-12-09 cond-mat.mtrl-sci physics.plasm-ph
